小米醋的制作工藝及理化指標分析

于迪，喬羽，李江涌，張懷敏，邢曉瑩，王如福*

(1.山西農業(yè)大學 食品科學與工程學院，山西 太谷 030801；2.山西農業(yè)大學 園藝學院，山西 太谷 030801)

食醋不僅是一種重要的調味品，還具有一定的保健功效。山西老陳醋以獨特的生產工藝和酸爽醇厚的風味位于四大名醋之首[1]。其中的熏醅工藝，賦予了山西老陳醋特有的色澤和口感。小米的營養(yǎng)豐富，氨基酸、維生素、礦物質種類齊全，是釀醋的優(yōu)選原料[2]。根據(jù)山西老陳醋釀造工藝，以小米為原料，打漿后混合

大曲進行酒精發(fā)酵，再經固態(tài)醋酸發(fā)酵、熏醅、淋醋等工藝釀成的小米醋，清香味濃，同時具有熏醅后的焦香味和濃郁的色澤。

釀造過程中各指標的動態(tài)變化對小米醋的風味品質有較大的影響，香氣成分是反映小米醋品質的特征性標志之一，它們的種類、含量及比例是影響最終風味的關鍵因素[3]。本文對酒化階段、醋化階段的總酸、氨基酸態(tài)氮、總酯、不揮發(fā)酸、還原糖等理化指標進行跟蹤測定，分析其動態(tài)變化，為優(yōu)化小米醋的釀造工藝提供一定的理論參數(shù)；通過HS-SPME-GC-MS對小米醋的揮發(fā)性香氣成分進行測定，分析香氣成分組成，為提高小米醋的風味和品質提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與設備

1.1.1 材料和試劑

小米、大曲、麩皮、谷糠：山西省晉中市榆次區(qū)；

氫氧化鈉、甲醛、無水葡萄糖、硫酸、硫酸銅、次甲基藍、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀。

1.1.2 試驗設備

FLK-MFX大米磨漿機 南通富萊克流體裝備有限公司；GZX-924數(shù)顯鼓風干燥箱 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；氣相色譜-質譜聯(lián)用儀 美國賽默飛世爾科技公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 小米醋的釀造工藝

以小米為主要原料，麩皮、谷糠為輔料，豌豆和大麥做成的大曲為糖化發(fā)酵劑[4，5]，主要工藝流程如下：

大曲 輔料

↓ ↓

原料清洗→潤料→原料打漿→酒化階段→醋化階段→熏醅→淋醋→滅菌→小米醋成品。

1.2.2 取樣及樣品處理方法

1.2.2.1 酒化階段

從酒化階段的第1天到酒化階段結束(第14天)。酒精發(fā)酵罐攪拌均勻后，用無菌取樣杯取500 mL酒醪。搖勻后過濾，濾液及剩余酒醪備用。

1.2.2.2 醋化階段

從醋化階段的第1天到醋化階段結束(第10天)，待發(fā)酵缸中的醋醅翻醅后取300 g左右放入自封袋中。將自封袋中的樣品取10 g放入錐形瓶中，加入90 mL水將其配成體積分數(shù)10%的樣品稀釋液，塞上塞子在恒溫振蕩培養(yǎng)箱中浸泡振蕩3 h，然后將錐形瓶中的樣品搖勻后過濾，濾液及剩余醋醅備用。

1.2.3 理化指標的測定方法

總酸、總酯、氨基酸態(tài)氮、不揮發(fā)酸、還原糖、pH，參照國標GB/T 19777-2013中相應的檢測方法進行測定[6]。

酒精度，按照GB/T 5009.225-2016《酒中乙醇濃度的測定》[7]。

1.2.4 香氣成分的測定方法

采用頂空固相微萃取與氣質聯(lián)用方法(HS-SPME-GC-MS)分析小米醋中的香氣成分[8,9]。

1.2.4.1 樣品處理

取20 mL小米醋于25 mL離心管中，4000 r/min離心10 min，取上清液，經濾膜過濾后，用移液管準確移取8 mL待測樣品放入15 mL 固相微萃取樣品瓶中，并加入3 g 氯化鈉溶解。

1.2.4.2 色譜條件

DB-1701色譜柱，柱長30 m，內徑0.25 mm，液膜厚度0.25 μm，載氣He，流量1 mL/min，不分流，進樣口溫度250 ℃，柱溫：起始溫度40 ℃，保持10 min，以5 ℃/min升溫至140 ℃，保持5 min，再以10 ℃/min升溫至200 ℃，保持15 min。

1.2.4.3 質譜檢測條件

EI 源；電子能量70 eV；離子源溫度250 ℃；接口溫度 280 ℃，四極桿溫度150 ℃；掃描模式Scan；質量掃描范圍為29～400 amu。

2 結果與分析

2.1 酒化階段理化指標變化趨勢

將不同發(fā)酵天數(shù)的酒醪樣品進行處理并測定，pH、酒精度、總酸、不揮發(fā)酸、氨基酸態(tài)氮、還原糖、總酯的測定結果見圖1。

圖1 酒化階段各指標含量的變化Fig.1 Changes in the content of each indicator during the alcoholic stage

酒化階段，霉菌分泌的糖化酶將淀粉轉化成葡萄糖，同時酵母菌分泌的酒化酶在無氧條件下將葡萄糖轉化為酒精[10]。由圖1可知，小米醋的酒精度在酒化階段前2天增長迅速，第8天開始增長緩慢，第10天達到最高值7.0%(V/V)，此后基本保持不變。由于酒醪中各物質反應會生成乙醛，乙醛逐漸氧化成乙酸，同時酒醪中的葡萄糖部分會轉化成葡萄糖酸，但是酒化階段以酒化和糖化作用為主，醋酸菌的作用并不明顯，使得總酸含量增長緩慢。不揮發(fā)酸的含量也在緩慢增長，杜宏福通過PCR-DGGE分析發(fā)現(xiàn)，乳酸菌多樣性在酒化階段逐漸增加，發(fā)酵產生的乳酸對不揮發(fā)酸含量的增長也有一定的貢獻[11]。隨著酸類物質的增長，pH不斷降低；在多種微生物和酶的作用下[12]，酒化階段還發(fā)生各種生化反應，酒醪中的蛋白質在蛋白酶的催化作用下分解成小分子的氨基酸，導致氨基酸態(tài)氮的含量逐漸上升；還原糖主要來源于原料的糖化，酒化階段的前2天微生物大量繁殖，糖化力增強，還原糖的含量在酒化階段的前2天迅速增長，由于酒醪中酶系的積累，還原糖在多種酶的作用下逐漸轉化為酒精導致其含量逐漸降低；隨著酒精度和總酸含量的增長，總酯的含量呈上升趨勢，酒醪中的酸類物質與醇類物質發(fā)生酯化反應形成酯類物質，賦予了酒醪特有的酯香。

2.2 醋化階段理化指標變化趨勢

將不同發(fā)酵天數(shù)的醋醅樣品進行處理并測定，pH、酒精度、總酸、不揮發(fā)酸、氨基酸態(tài)氮、還原糖、總酯的測定結果見圖2。

圖2 醋化階段各指標含量的變化Fig.2 Changes in the content of each indicator during the acetification stage

醋化階段是小米醋酸性物質形成的主要階段，麩皮、谷糠等輔料與酒醪混合形成醋醅，醋醅能為大量的微生物提供營養(yǎng)，醋化階段前4天，醋酸菌大量繁殖，抑制了霉菌、酵母菌等其他微生物的生長[13,14]，因此總酸含量上升最明顯，由圖2可知，第1天的總酸含量為2.43 g/dL，發(fā)酵結束時已增長到5.85 g/dL。不揮發(fā)酸含量逐漸增加，但在后期出現(xiàn)了下降的趨勢，可能是酸類物質與醇類物質作用生成辛酸乙酯、己酸乙酯等芳香酯所導致[15]。隨著總酸含量的增長，pH由醋化階段初期的4.17逐漸下降，后期始終維持在3.7左右。在醋酸菌分解的氧化酶的作用下，酒化階段產生的乙醇逐漸被氧化為乙酸，導致醋醅的酒精度持續(xù)下降。醋化階段前期的醋醅環(huán)境利于蛋白酶的積累，因此分解蛋白質產生的氨基酸不斷增加，并逐漸趨于穩(wěn)定，氨基酸降解后經氧化或還原后可以產生許多重要的香味物質，為小米醋的香味成分提供了豐富的物質基礎[16]。還原糖的含量在醋化階段含量稍微增長后基本不變。總酯的含量在醋化階段的前6天呈上升趨勢，之后含量逐漸下降，可能是隨著總酸含量的升高，抑制了產酯微生物的生長所致，也可能是部分酯類降解的原因。在釀造過程中，不同發(fā)酵階段各指標的變化與小米醋的香氣成分都有密切的聯(lián)系，共同決定了小米醋的質量與風味。

2.3 小米醋的理化指標及香氣成分測定結果

2.3.1 小米醋的理化指標測定結果

滅菌后對成品小米醋的各項理化指標進行測定，具體結果見表1。

表1 小米醋的理化指標測定結果Table 1 Physical and chemical indicators measurement results of millet vinegar

由表1可知，小米醋未經陳釀，酸度已達到5.51 g/dL，普通釀造食醋的總酸含量為3.5 g/dL時已達到國標要求，與一般的釀造食醋相比較，小米醋的酸度提高了36.5%，較高的酸度可抑制微生物的生長，防止小米醋的腐敗變質。不揮發(fā)酸的含量達到1.87 g/dL，不揮發(fā)酸是固態(tài)發(fā)酵食醋產品的一個重要指標，可以減緩總酸含量過高帶來的尖酸口感，使其酸味更加柔和、醇厚[17]。總酯含量為2.11 g/dL，賦予了小米醋獨有的酯香。氨基酸態(tài)氮的含量是0.19 g/dL，醋中的氨基酸發(fā)生各種反應的同時會伴隨著香氣物質的生成，氨基酸的存在不但增加了小米醋的營養(yǎng)，同時對小米醋的提鮮增香也有較明顯的效果。

2.3.2 小米醋的香氣成分測定結果

香氣成分是反映小米醋品質的特征性標志之一，小米醋的香氣成分主要由酯類、醇類、酚類等物質組成，是釀造過程中在多種微生物的協(xié)同作用下原料中的高分子物質經過多種復雜的物理化學反應而形成的[18]。小米醋香氣成分總離子流色譜圖見圖3。

圖3 小米醋香氣成分總離子流色譜圖Fig.3 Total ion chromatogram (TIC) of aroma components of millet vinegar

利用HS-SPME-GC-MS對小米醋進行揮發(fā)性香氣成分的測定，結果見表2。

表2 小米醋的香氣成分分析結果Table 2 The analysis results of aromatic components of millet vinegar

續(xù) 表

揮發(fā)性香氣成分組成及其相對含量分析見表2，各物質的種類、含量及比例是影響小米醋風味的關鍵因素[19]。小米醋檢測出的主要香氣成分共有48種，其中酸類物質有9種，主要包括乙酸、己酸、異戊酸等，是小米醋酸味的主要來源；醇類物質有10種，如乙醇、糠醇、異戊醇等；酯類物質有11種，如丁二酸二乙酯、乙酸異戊酯，這些酯類物質的存在賦予了小米醋獨特的酯香味；醛類物質有2種，分別是糠醛、苯甲醛，糠醛有特殊的焦香味，是由戊糖等受熱形成的，主要在小米醋釀造過程中的熏醅階段生成[20]。苯甲醛是一種常用的芳香醛，具有杏仁氣味、櫻桃及堅果香。熏醅過程中氨基酸和還原糖發(fā)生美拉德反應生成的雜環(huán)類化合物2,3,5,6-四甲基吡嗪，具有降壓活血、清除自由基的保健作用。小米醋中檢測到微量膽堿，膽堿是卵磷脂的有機成分，對促進人體新陳代謝、提高記憶力、降低血清膽固醇具有較好的效果。此外，小米醋中還含具有抗氧化功能的酮類、酚類等，這些物質的存在，既維持了小米醋的色澤和風味，也賦予了小米醋特有的營養(yǎng)保健功效。

3 結論

根據(jù)山西老陳醋的釀造工藝，經過熏醅后釀成的小米醋酸味柔和、香氣濃郁，總酸、氨基酸的含量明顯高于普通的釀造食醋(酸度為3.5 g/dL)。對酒化、醋化階段理化指標進行跟蹤測定，發(fā)現(xiàn)總酸、氨基酸態(tài)氮、不揮發(fā)酸、總酯的含量總體呈上升趨勢，不揮發(fā)酸、總酯的含量在醋化階段的后期有所降低；還原糖的含量在酒化階段的前3天迅速增長，隨后逐漸降低，醋化階段逐漸增長。小米醋中檢測出的主要香氣成分共有48種，包括酸類、醇類、酯類，醛類、酮類、酚類和雜環(huán)類化合物，這些物質共同決定了小米醋的風味及品質。

通過對小米醋發(fā)酵過程中理化指標的跟蹤分析，掌握各個指標的變化規(guī)律，形成特定的工藝參數(shù)，能夠為小米醋的深加工、機械化生產提供理論依據(jù)。還可以豐富我國食醋產品的種類，為消費者提供更多健康、營養(yǎng)的食醋產品，促進我國小米資源的開發(fā)和利用。

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